EP0441681A1 - Perfectionnement à un dispositif détecteur de rupture de membrane dans une pompe à membrane double - Google Patents

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EP0441681A1 EP91400218A EP91400218A EP0441681A1 EP 0441681 A1 EP0441681 A1 EP 0441681A1 EP 91400218 A EP91400218 A EP 91400218A EP 91400218 A EP91400218 A EP 91400218A EP 0441681 A1 EP0441681 A1 EP 0441681A1
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Dosapro Milton Roy SA
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009—Special features
    • F04B43/0081—Special features systems, control, safety measures
    • F04B43/009—Special features systems, control, safety measures leakage control; pump systems with two flexible members; between the actuating element and the pumped fluid

Definitions

  • the invention relates to an improvement to diaphragm rupture detection devices in hydraulically operated double diaphragm pumps.
  • Hydraulically operated or actuated pumps have one or more membranes which, because they are under pressure, work in better conditions than mechanically actuated pumps. At least two membranes are used to be able to detect in a simple manner the rupture of a membrane, by monitoring the pressure in the space existing between the two membranes. This space is delimited by the membranes themselves and by an annular structural part, inserted between the membranes at their periphery, on which they are pinched by the two parts of the pump body. This annular part comprises a conduit which opens to the outside.
  • a device for detecting either the presence of a liquid or the existence of an abnormally high pressure is installed at the outlet of this conduit, the annular part serving as a support for this device.
  • a non-return valve is installed on this conduit to prevent the return of the content of the pipe between the two membranes, which would adversely affect the performance of the pump, during the suction stroke, especially if this content is partly gaseous.
  • This membrane rupture detection device has a drawback when the pumped product is liable to diffuse through the flexible membranes. In fact, it is generally in the gaseous phase that this product diffuses and, little by little, with each delivery stroke, the monitoring pipe repolishes this gas, trapped by the non-return valve. The pressure can reach a value disabling the non-return valve. The space between the membranes can no longer be purged of this gas, and there is a significant loss of the accuracy of the nominal flow rate given the compressibility of this gas which expands and compresses with each pumping cycle. In in addition, the pressure reaches the triggering point of the diaphragm rupture detection device and it is erroneous information which is thus delivered by the latter, reducing the credit given to its reliability and leading to unnecessary interventions.
  • the invention intends to remedy this drawback by proposing a simple improvement to known devices for detecting rupture of a membrane such as those described in French patents No. 82 16301 and 87 17636.
  • the subject of the invention is an improvement to a device for detecting the rupture of a membrane of a hydraulically actuated pump comprising two membranes pinched in a sealed manner at their periphery on a fixed structure comprising an annular part interposed between the two membranes. , the internal space between the two membranes being in communication with at least one pipe connected to an external detector through the intermediate annular piece, which consists in that the pipe comprises a bypass for putting its volume in communication with the atmosphere through a capillary duct.
  • the bypass is connected beyond the capillary duct to a leak collecting duct.
  • the pipe leading to the detector is produced in an element attached to the annular structural part, this element being provided, between the pipe and its external surface of an internal section of the branch to which the capillary duct, in the form of a tube external to the part, is detachably connected.
  • the element has another internal duct, the ends of which, opening onto its outer surface, include, for one, means of connection of the other end of the capillary tube, and for the other, means of connection of the collecting duct.
  • a double diaphragm pump comprises a pumping chamber 1, delimited by one of the membranes 2, and a pumping head 3 provided with a suction duct (not shown) and a delivery 4.
  • the volume of the pumping chamber varies because the diaphragm 2 is deformable and is subjected to the action of a hydraulic fluid contained in an actuating chamber 5, located at the rear of the diaphragm. 2 and delimited by the pump body 6 and a second deformable membrane 7, attached to the membrane 2.
  • the pumping head and the pump body are clamped on a structural part, annular 8, by pinching the periphery of the two membranes.
  • the device for detecting the rupture of a membrane comprises a pipe 10 arranged radially in the part 8, and leading to a detector 11, which can be a pressure gauge or any other sensor or device triggering an alert signal when the prevailing pressure in line 10 is greater than a given threshold.
  • a detector 11 which can be a pressure gauge or any other sensor or device triggering an alert signal when the prevailing pressure in line 10 is greater than a given threshold.
  • a non-return valve 12 prevents the product contained in the line 10 from returning towards the inter-membrane space when there is a vacuum in the working chambers and pumping, during aspiration.
  • This arrangement is necessary because the product in line 10 is generally gaseous and comes from the diffusion of a component of the product pumped through the membrane 2.
  • the gas present between the membranes expands and compresses with each pumping cycle at detriment to the flow conveyed by the pump.
  • bypass duct 13 establishing a leak line 10 to the atmosphere.
  • This bypass 13 comprises a capillary conduit 14 which calibrates the leak so that in normal operation of the pump, the leak is substantially equal to the flow of gas which enters the pipe 10 due to its diffusion through the membrane 2. This leakage therefore makes it possible to avoid that, in the long run, the pressure in the pipe 10 is too high and leads to the fact that, the valve 12 no longer being able to play its role, the gas accumulates between the membranes and causes performance to drop of the pump.
  • the pipe 10 would be filled with working liquid or pumped product, the viscosity of which is much higher than that of the diffusing gas, in an abruptly very large quantity.
  • This product or liquid would undergo, at the level of the capillary 14 a loss of head which is sufficiently large that, during the delivery stroke, the pressure in the line 10 reaches the detection threshold. Leakage of liquid or product to the outside is very low.
  • the branch 13 comprises a first section 13a, formed inside an element 15 for supporting the detector 11, which contains the pipe 10, and which ends outside this element 15.
  • the capillary conduit 14 which is in the form of a tube outside the element 15, is connected therein in a removable manner, to give the possibility of adjusting the leakage by changing the capillary tube , for example depending on the nature of the pumped fluid, or the power of the pump, if it is admitted that the element 15 can be identical for several pumps.
  • the other end of the capillary tube is connected to a second section 13b of the branch 13, formed in the element 15, the other outlet of which on the surface of this element 15 is equipped with means for the connection of a conduit 16 collecting the leak, or of the pumped product in the event of rupture of the membrane 2.
  • This arrangement is particularly important for pumps intended for handling toxic products, because it avoids their rejection into the atmosphere.
  • the presence of this element 15 allows easy adjustment of the improvement provided by the invention, by interchangeability of the capillary tubes 14.

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Abstract

Le dispositif perfectionné de détection de rupture de membrane d'une pompe à actionnement hydraulique comportant deux membranes (2,7) pincées de manière étanche à leur périphérie sur une structure fixe comprenant une pièce annulaire (8) intercalée entre les deux membranes (2,7), est tel que l'espace intérieur entre les deux membranes étant en communication avec au moins une canalisation (10) reliée à un détecteur (11) extérieur au travers de la pièce annulaire intercalaire, la canalisation (10) comporte une dérivation (13) de mise en communication de son volume avec l'atmosphère à travers un conduit capillaire (14). <IMAGE>

Description

  • L'invention concerne un perfectionnement aux dispositifs de détection de rupture d'une membrane dans les pompes à double membrane à commande hydraulique.
  • Les pompes à commande ou actionnement hydraulique possèdent une ou plusieurs membranes qui, du fait qu'elles sont en équipression, travaillent dans de meilleures conditions que les pompes à actionnement mécanique. On utilise au moins deux membranes pour pouvoir détecter de manière simple la rupture d'une membrane, en surveillant la pression dans l'espace existant entre les deux membranes. Cet espace est délimité par les membranes elles-mêmes et par une pièce annulaire de structure, intercalée entre les membranes à leur périphérie, sur laquelle elles sont pincées par les deux parties du corps de pompe. Cette pièce annulaire comporte un conduit qui débouche à l'extérieur. Un dispositif de détection, soit de la présence d'un liquide, soit de l'existence d'une pression anormalement élevée est implanté au débouché de ce conduit, la pièce annulaire servant de support pour ce dispositif. De préférence, un clapet de non-retour est installé sur ce conduit pour éviter le retour du contenu de la canalisation entre les deux membranes, ce qui nuirait au rendement de la pompe, lors de la course d'aspiration, notamment si ce contenu est en partie gazeux.
  • Ce dispositif de détection de rupture de membrane présente un inconvénient lorsque le produit pompé est susceptible de diffuser à travers les membranes souples. En effet, c'est en général sous phase gazeuse que ce produit diffuse et, petit-à-petit, à chaque course de refoulement, la canalisation de surveillance se repolit de ce gaz, piègé par le clapet anti-retour. La pression peut atteindre une valeur mettant hors service le clapet de non-retour. L'espace entre les membranes ne peut plus être purgé de ce gaz, et on assiste à une perte importante de la précision du débit nominal compte-tenu de la compressibilité de ce gaz qui se détend et se comprime à chaque cycle de pompage. En outre, la pression atteint le seuil de déclenchement du dispositf de détection de la rupture de membranes et c'est une information erronnée qui est ainsi délivrée par ce dernier, diminuant le crédit porté à sa fiabilité et entraînant des interventions inutiles.
  • L'invention entend remédier à cet inconvénient en proposant une amélioration simple des dispositif connus de détection de rupture de membrane tels que ceux qui sont décrits dans les brevets français n°82 16301 et 87 17636.
  • Plus précisément, l'invention a pour objet un perfectionnement à un dispositif de détection de rupture de membrane d'une pompe à actionnement hydraulique comportant deux membranes pincées de manière étanche à leur périphérie sur une structure fixe comprenant une pièce annulaire intercalée entre les deux membranes, l'espace intérieur entre les deux membranes étant en communication avec au moins une canalisation reliée à un détecteur extérieur au travers de la pièce annulaire intercalaire, qui consiste en ce que la canalisation comporte une dérivation de mise en communication de son volume avec l'atmosphère à travers un conduit capillaire.
  • De manière avantageuse, car la diffusion gazeuse est la plupart du temps toxique, la dérivation est connectée au-delà du conduit capillaire à un conduit collecteur de la fuite.
  • Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, permettant d'ajuster facilement la fuite permanente à la nature du produit pompé, la canalisation conduisant au détecteur est réalisée dans un élément rapporté sur la pièce annulaire de structure, cet élément étant pourvu, entre la canalisation et sa surface extérieure d'un tronçon interne de la dérivation auquel le conduit capillaire, en forme de tube extérieur à la pièce, est connecté de manière détachable.
  • Enfin, pour permettre un raccordement aisé du conduit collecteur de la fuite du gaz diffusant à travers la membrane, l'élément possède un autre conduit interne, dont les extrémités, débouchant à sa surface extérieure, comportent, pour l'une, des moyens de raccordement de l'autre extrémité du tube capillaire, et pour l'autre, des moyens de raccordement du conduit collecteur.
  • L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires.
  • Il sera fait référence au dessin annexé dans lequel la figure unique illustre, par une vue en coupe partielle et schématique, une pompe à membrane comprenant les dispositions de l'invention.
  • On rappellera qu'une pompe à double membrane comporte une chambre de pompage 1, délimitée par l'une des membranes 2, et une tête de pompage 3 pourvue d'un conduit d'aspiration (non-représenté) et d'un conduit de refoulement 4. Le volume de la chambre de pompage varie parce que la membrane 2 est déformable et qu'elle est soumise à l'action d'un fluide hydraulique contenu dans une chambre d'actionnement 5, située à l'arrière de la membrane 2 et délimitée par le corps de pompe 6 et une seconde membrane déformable 7, accolée à la membrane 2. La tête de pompage et le corps de pompe sont serrés sur une pièce de structure, annulaire 8, en pinçant entre eux la périphérie des deux membranes. Quand le fluide hydraulique de travail est repoussé contre les membranes 2 et 7, celles-ci se déforment en direction de la paroi de la tête de pompage et chassent le produit contenu dans la chambre 1 dans le canal de refoulement, à travers un clapet unidirectionnel 9. Quand le fluide est manoeuvré dans le sens contraire, les membranes sont tirées vers l'arrière et la pompe aspire le produit dans la chambre de pompage, par le conduit d'aspiration.
  • Le dispositif de détection de la rupture d'une membrane comporte une canalisation 10 ménagée radialement dans la pièce 8, et menant vers un détecteur 11, qui peut être un manomètre ou tout autre capteur ou dispositif déclanchant une signal d'alerte quand la pression règnant dans la canalisation 10 est supérieure à un seuil donné. Sur la canalisation 10, à la sortie de la pièce annulaire 8, un clapet de non-retour 12 empèche le retour du produit contenu dans la canalisation 10 en direction de l'espace inter-membranes quand il règne une dépression dans les chambres de travail et de pompage, lors de l'aspiration. Cette disposition est nécessaire car le produit dans la canalisation 10 est généralement gazeux et provient de la diffusion d'un composant du produit pompé à travers la membrane 2. Or du gaz présent entre les membranes se détend et se comprime à chaque cycle de pompage au détriment du débit véhiculé par la pompe.
  • Du fait de cette diffusion, il se produit un transfert permanent de gaz au travers du clapet 12 et la pression dans la canalisation 10 monterait s'il n'y avait pas, selon l'invention, un conduit de dérivation 13, établissant une fuite permanente de la canalisation 10 vers l'atmosphère. Cette dérivation 13 comporte un conduit capillaire 14 qui calibre la fuite de sorte qu'en fonctionnement normal de la pompe, la fuite soit sensiblement égale au débit de gaz qui pénètre dans la canalisation 10 du fait de sa diffusion à travers la membrane 2. Cette fuite permet donc d'éviter qu'à la longue, la pression dans la canalisation 10 soit trop importante et conduise au fait que, le clapet 12 ne pouvant plus jouer son rôle, le gaz s'accumule entre les membranes et fasse chuter les performances de la pompe. En outre, elle permet d'éviter que le signal d'alerte soit émis à tort par le détecteur 11 alors qu'aucune rupture de membrane ne s'est produite. En cas de rupture de l'une et/ou l'autre des membranes, la canalisation 10 se remplirait de liquide de travail ou de produit pompé, dont la viscosité est nettement supérieure à celle du gaz qui diffuse, en quantité brusquement très importante. Ce produit ou liquide subirait, au niveau du capillaire 14 une perte de charge suffisamment importante pour que, pendant la course de refoulement, la pression dans la canalisation 10 atteigne le seuil de détection. La fuite de liquide ou produit vers l'extérieur est très faible.
  • Dans la réalisation représentée, la dérivation 13 comporte un premier tronçon 13a, ménagé à l'intérieur d'un élément 15 de support du détecteur 11, qui contient la canalisation 10, et qui aboutit à l'extérieur de cet élément 15. Au débouché de ce premier tronçon, le conduit capillaire 14, qui se présente sous la forme d'un tube extérieur à l'éeément 15, y est raccordé de manière démontable, pour donner la possibilité d'un ajustement de la fuite en changeant le tube capillaire, par exemple en fonction de la nature du fluide pompé, ou de la puissance de la pompe, si on admet que l'élément 15 peut être identique pour plusieurs pompes. L'autre extrémité du tube capillaire est raccordée à un second tronçon 13b de la dérivation 13, ménagé dans l'élément 15, dont l'autre débouché à la surface de cet élément 15 est équipé de moyens pour le raccordement d'un conduit 16 de collecte de la fuite, ou du produit pompé en cas de rupture de la membrane 2. Cette disposition est particulièrement importante pour des pompes destinées à manipuler des produits toxiques, car elle évite leur rejet dans l'atmosphère. La présence de cet élément 15 autorise un règlage aisé du perfectionnement apporté par l'invention, par interchangeabilité des tubes capillaires 14.
  • L'existence d'une telle fuite permanente et des moyens pour la bien règler conduisent à une réduction très sensible des coûts de maintenence et d'entretien de la pompe, en supprimant tout risque d'abaissement de ses performances et en éliminant les fausses alertes.

Claims (4)

1 - Perfectionnement à un dispositif de détection de rupture de membrane d'une pompe à actionnement hydraulique comportant deux membranes (2,7) pincées de manière étanche à leur périphérie sur une structure fixe comprenant une pièce annulaire (8) intercalée entre les deux membranes (2,7), l'espace intérieur entre les deux membranes étant en communication avec au moins une canalisation (10) reliée à un détecteur (11) extérieur au travers de la pièce annulaire intercalaire, caractérisé en ce que la canalisation (10) comporte une dérivation (13) de mise en communication de son volume avec l'atmosphère à travers un conduit capillaire (14).
2 - Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dérivation (13) est connectée au-delà du conduit capillaire à un conduit collecteur de la fuite (16).
3 - Perfectionnement selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la canalisation conduisant au détecteur est réalisée dans un élément (15) rapporté sur la pièce intercalaire (8) de structure, cet élément étant pourvu, entre la canalisation (10) et sa surface extérieure, d'un tronçon interne (13a) de la dérivation (13) auquel le conduit capillaire (14), en forme de tube extérieur à la pièce, est connecté de manière détachable.
4 - Perfectionnement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément 15 possède un autre conduit interne (13b), dont les extrémités, débouchant à sa surface extérieure, comportent, pour l'une, des moyens de raccordement de l'autre extrémité du tube capillaire (14), et pour l'autre, des moyens de raccordement du conduit collecteur (16).
EP91400218A 1990-02-08 1991-01-30 Perfectionnement à un dispositif détecteur de rupture de membrane dans une pompe à membrane double Expired - Lifetime EP0441681B1 (fr)

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